影響鋼球尺寸的因素

磨礦過程是一個影響因素錯綜復(fù)雜的動態(tài)過程，影響鋼球尺寸的因素是多方面的。從破碎過程的原理分析，鋼球破碎礦塊或礦粒的力學(xué)實質(zhì)是對礦塊或礦粒施加破碎力以克服礦塊或礦粒的內(nèi)聚力而使其破壞，故可將影響破碎過程的因素分為兩大類：一類是破碎對象的因素；第二類是破碎動力的因素。

破碎對象的因素包括巖礦的機械強度和礦塊或礦粒的幾何尺寸。礦塊或礦粒的內(nèi)聚力是由它們內(nèi)部質(zhì)點鍵合方式和強度來決定的，宏觀上常以巖礦硬度來表征它的機械強度，即表征巖礦抗破壞的能力。我國常以普氏硬度系數(shù)f作為巖礦相對堅固性的分類系數(shù)，也即用f來表征巖礦的機械強度。礦塊或礦粒的機械強度愈大，破碎時需要的破碎力也愈大，自然需要大的鋼球尺寸。礦塊或礦粒的幾何尺寸相同時，機械強度大的礦塊或礦粒需要的鋼球尺寸比機械強度小的需要的鋼球尺寸要大。當(dāng)巖礦的機械強度一定時，較大的礦塊需要較大的鋼球尺寸。但這里應(yīng)注意，礦塊或礦粒的機械強度是隨其幾何尺寸的減小而增大。

故確定礦塊或礦粒的抗破碎性能時，應(yīng)同時考慮機械強度b壓或f，以及礦塊或礦粒的幾何尺寸d等方面的因素。如果說要考慮對磨礦的影響，礦石的密度甚至礦石的礦物成分等對磨礦也均是有影響的。大密度礦物往往硬度也較大，在磨礦時多沉落入磨礦作用強的磨機底層，容易受到強的破碎作用。而密度小的礦物受的磨碎作用較弱。礦石中含有煤、滑石等礦物成分時，鋼球往往難于嚙住礦粒，使鋼球破碎礦粒的破碎概率降低，從而增加磨礦產(chǎn)品的電耗。而云母片一類礦物則難于磨碎，同樣使磨礦產(chǎn)品電耗升高。破碎力的因素則很多，如鋼球充填率、球的密度、球的有效密度、磨機直徑D、磨機轉(zhuǎn)速率、磨礦濃度R、磨機的襯板形狀和結(jié)構(gòu)等。

磨機轉(zhuǎn)速率和鋼球充填率二者共同組合而決定磨機鋼球的運動狀態(tài)和能態(tài)，磨機襯板除保護筒體的功能外，也影響筒壁對球荷的摩擦系數(shù)，進而影響鋼球的運動狀態(tài)。使球荷作拋落式運動狀態(tài)時球上升高度大、球的位能大，落下時的打擊力也大。使球荷作瀉落式運動狀態(tài)時球上升的高度不大，球的位能不大，球沿斜面滾落下來時打擊力也不大。

球的密度自然影響球的質(zhì)量m，也就影響球攜帶能量的大小，即影響球的打擊力大小。尺寸相同時，密度大的球打擊力大，生產(chǎn)率大，而密度小的球打擊力小，生產(chǎn)率小。磨機生產(chǎn)率隨鋼球密度增大而幾乎呈直線地增加。常用的鍛鋼球密度為7.8g/cm³，而鑄鋼球的密度則只有7.5g/cm³，鑄鐵球的密度更低，只7.1~7.3g/cm³ 。過去曾做過碳化鎢球的研制和試驗，該種球密度高達13.1g/cm³，為鍛鋼球的1.68倍，而生產(chǎn)率比用鍛鋼球高90%。一般地，軋制或鍛打的球，其密度均比鑄造的要大些，因鑄造中免不了還會余下一些未排完的空氣。由于球是落入礦漿內(nèi)，礦漿對球有阻力，或者說球在礦漿中受浮力作用，真正起作用的應(yīng)該是球的有效密度，即扣除礦漿密度后的密度。粗磨中礦漿濃度大，礦漿浮力大，對球的打擊影響也大。細(xì)磨中礦漿濃度小些，礦漿浮力的影響相對要小些。應(yīng)該說，常用的幾種球鋼的密度變化不太大，對磨礦的影響也不太大，但這種影響也不可忽視，嚴(yán)重時可使生產(chǎn)率下降10%~15%。

磨機內(nèi)徑D主要影響鋼球上升的高度，進而影響鋼球的位能和打擊力大小。大規(guī)格球磨機中鋼球上升的高度大，則球的位能大，落下或滾下時的打擊力也較大，甚至大磨機中大的鋼球位能可以彌補球的尺寸不足。而小規(guī)格磨機中球上升的高度不大，球的位能小，要滿足破碎力要求時只有采用較大尺寸的球。國外的磨機規(guī)格一般較國內(nèi)的大，轉(zhuǎn)速率也較低，采用的鋼球尺寸也較國內(nèi)的小。這一現(xiàn)象對磨機直徑的影響不無關(guān)系。

礦漿濃度對磨礦的影響是復(fù)雜的，一般地說，礦漿濃度大時對鋼球的緩沖作用大，削弱鋼球的打擊力，對磨礦不利；但是，濃度大時礦粒易粘附在鋼球和襯板表面，對礦粒的破碎又是有利的。同樣，礦漿濃度小時對鋼球的緩沖作用小，但又不利于礦粒對鋼球和襯板表面的粘附。而且，礦漿濃度對粗磨和細(xì)磨的影響也不盡相同，甚至與磨碎的礦石性質(zhì)都有關(guān)系，不同礦石性質(zhì)下的影響也不相同。由于礦漿濃度對磨礦作用的影響較為復(fù)雜，適宜的礦漿濃度只有通過試驗確定。

前已述及，襯板除保護筒體外還能影響鋼球的運動狀態(tài)。一般地說，襯板表面凹凸不平的程度對球荷產(chǎn)生不同的摩擦影響。凹凸不平程度大的稱為不平滑襯板，對球荷的摩擦系數(shù)大，球荷也提升較高，從而有大的打擊力，故粗磨時幾乎都用不平滑襯板。凹凸不平程度小的稱為平滑襯板，對球荷的摩擦系數(shù)小，球荷提升較低，從而打擊力也較小，故細(xì)磨時多用平滑襯板。在自磨機和礫磨機中則情況不同，礦塊較大，為了提升較大的礦塊而專門設(shè)置提升襯板，能將礦塊提到較高的位置。但自磨機和礫磨機中，襯板的作用也仍然是保護筒體和影響介質(zhì)的運動狀態(tài)，只不過提升襯板對介質(zhì)運動狀態(tài)的影響更大。

以上分析表明，影響鋼球尺寸的因素達十余種，錯綜復(fù)雜，這給鋼球尺寸的確定帶來了很大困難。